DE1638524C - Stromwandler, insbesondere fur Hoch spannung - Google Patents

Description

Die insbesondere zur Messung großer Ströme häufig verwendeten Hochspaniumgs-Stromwandler mit einem die Sekundärwicklung tragenden ringförmigen Eisenkern und einer diesen durchsetzenden U-förmigeii Primärwicklung werden meist in einem isoliermittelgefüllten Isoliermantel, z. B. einem hohlen Por-/ellanstützisolator, mit metallischem, geerdetem Fundament und metallischer, auf Hochspannungspotential befindlicher Abschlußhaube untergebracht (schweizerische Patentschrift 324 243 und 347 891). In Fig. I ist schematisch der prinzipielle Aufbau eines solchen Stromwandlers dargestellt, wobei der Isoliermantel 11 und der sekundärbewickelte ringförmige Eisenkern 12 mit seiner Isolierbandage 13 längsgeschnitten, die U-förmige Primärwicklung 14 mit ihrer Isolierbandage 15 in Ansicht dargestellt sind. Die F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Isoliermantel 11 und den bandagierten Eisenkern 12 sowie eine Aufsicht auf die bandagierte Primärwicklung 14. Wie man sieht, ist ϊ\η beträchtlicher Teil des Innenraumes des Isoliermantels nicht durch die aktiven Waiidierteile, sondern durch das Isoliermittel ausgefüllt. Durch eine Verringerung des Durchmessers des Isoliermantels und auch der Isoliermittelmenge ließen sich die Kosten eines solchen Stromwandlers beträchtlich erniedrigen, da insbesondere der Anteil des Isoliermantels an den Gesamtkosten sehr hoch ist. Durch eine an sich bekannte Ausbildung sowohl des bandagierten Eisenkernes 12 als auch der bandagierten Primärwicklung 14 mit ellipsenähnlichem Querschnitt, wie sie in Fig. 3 schematisch durgestellt ist, läßt sich eine Verringerung ües Isoliermanteldurchmessers nicht erreichen ((X'utsc'ie Patentschrift 5K5 252). Zwar passen sich die Außenkonturen der aktiven W.indlcrteile besser an den Verlauf der Isolicrmanlclwandung an als bei kreisrundem Querst hnilt von Eisenkern und Primärwicklung gemäß F i u. I und 2, jedoch müssen der Durchmesser des Eisenkernes und der Abstand der beiden Schenkel des U-förinigen Primärwickels entsprechend größer ausgeführt sein.

Die Erfindung betrilfl einen Stromwandler, insbesondere für Hochspannung, mit einem aus dem sikuuriiirhcwickcllcn geschlossenen Eisenkern bestehenden ringförmigen bandagierten Wickelkörper und einem das Kernfensier durchsct/.ciulcn. von der Primärwicklung gebildeten U-förmigen bandagierten Wickelkörper und zeigt einen Weg, wie sich eine wesentliche Verringerung des Isoliermanteldurchmesscrs und damit eine beträchtliche Erniedrigung der Kosten eines solchen Stromwandler erzielen läßt. Erlindiingsgemäß wiril dieses Ziel dadurch erreicht, daß mindestens einer von diesen beiden Wickeflkörpern im Querschnitt die Gestalt einer sich hinsichtlich des Verlaufes ihrer Hauptachse derart ändernden Ellipse aufweist, daß die Hauptachse der Ellipse des Querschnittes an der Stelle des Wickelkörpers, an welcher er /wischen den ihn umfassenden Teilen iks anderen Wickelkörpers liegt, parallel zu den Längsmiltelachsen der beiden Schenkel des U-förmigcn βο Wickelkörper* verläuft, während die Hauptachse der Ellipse des Querschnittes an den Stellen, die zu beiden Seiten des von ihm umfaßten Teiles des anderen Wickelkörpers liegen, parallel zu diesem Teil verläuft.

Wenn vorstehend und im folgenden von einem Querschnitt in Gestalt einer »Ellipse« und von deren «Hauptachse« gesprochen wird, so ist damit im Rah· men der Erfindung nicht nur ein Querschnitt in Gestalt einer Ellipse im rein mathematischen Sinne gemeint, sondern allgemein eine einer Ellipse ähnliche Querschnittsform, die in der einen Richtung eine größere Achse (»Hauptachse«) als in der anderen senkrecht dazu stehenden Richtung aufweist.

In den Fig. 4a, 4b und 4c ist — wieder nur schematisch — im Querschnitt und in zwei verschiedenen Längsschnitten ein Ausführungsbeispiel für einen Stromwandler gemäß der Erfindung dargestellt; und zwar ist hier nur der aus dem sekundärbewickelten EisenkernT>estehende ringförmige Wickelkörper nach der Lehre der Erfindung ausgebildet. Der sekundlirbewickelte Eisenkern ist mit 16, seine Isolierbandage mit 17, die U-förmige Primärwicklung mit 18, ihre Isolierbandage mit 19 und der Isoliermantel mit 20 bezeichnet. Der bandagierte Eisenkern 16 mit seiner Bandage 17 hat im Querschnitt etwa dit Gestalt einer Ellipse und ist so ausgebildet, daß die Hauptachse dieser Ellipse an der Stelle 21, an der der Eisenkern zwischen den ihn umfassenden Schenkeln 19 a und 19 ft des U-förmigen Primärwickelkörpers 18, 19 liegt, und an der diametral gegenüberliegenden Stelle 22 parallel zu den Längsmittelachsen der beiden Schenkel 19 a und 19 ft des U-förmigen Wickelkürpers verläuft. An den Stellen 23 und 24 des bandagierten Eisenkernes 16, 17, die zu beiden Seiten des von ihm umfaßten gebogenen Teiles 19 c des U-förmigen Wickelkörpers 18, 19 liegen, verläuft die Hauptachse der Ellipse seines Querschnittes parallel zu diesem Teil 19 c des U-förmigen Wickelkörpers 18, 19, also bei der gezeichneten Anordnung der Wandlortcile horizontal, und zwar in zur Mittelebene des Eisenkernes senkrechter Richtung.

Bei demjyeiteren, in den F i g. 5 a, 5 b und 5 c schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Wickelkörper, also auch der von der Primärwicklung und ihrer Handage gebildtiv U-förmige Wikkelkörper nach der Lehre der Erfindung ausgebildet. Die Primärwicklung ist hier mit 25, ihre Bandage mit 26 bezeichnet. Der sekundärbewickelte Eisenkern 16 mit der Bandage 17 ist genauso ausgebildet, wie an Hand der F i g. 4 a, 4 b und 4 c beschrieben ist. Die mit 21, 22, 23 und 24 bezeichneten Stellen entsprechen den in F i g. 4 a, 4 b und 4 c mit den gleichen Bezugsziffern bezeichneten Stellen. Dor U-förmige Wickelkörper 25, 26 hat in diesem Ausführungsbeispiel also auch im Querschnitt etwa die Gestalt einer Ellipse und ist so ausgebildet, daß die Hauptachse der Ellipse seines Querschnittes an der Stelle 27, an der er zwischen den ihn umfassenden Teilen des anderen Wickelkörper 16, 17 liegt, parallel zu den Längsmittelachscn der beiden Schenkel 26«, 26 ft des U-förmigen Wickclkörpers verläuft, also bei der gezeichneten Anordnung der Wandlerteile in senkrechter Richtung. Im Bereich der beiden Schenkel 26 a, 26 ft, die /u beiden Seiten des vom U-förmigen Wickelkörper umfaßten Teiles (bei 21) des anderen Wickelkörpers 16, 17 liegen, verläuft die Hauptachse der Ellipse seines Querschnittes parallel zu dem betreffenden Teil des Wickclkörpers 16,17 (bei 21), d. h. also horizontal, und zwar in zur Mittelcbenc des Eisenkernes senkrechter Richtung.

Ein Vergleich der F i g. 4 a und 5 a mit den F i g. 2 und 3 läßt unschwer erkennen, daß schon allein bei Ausbildung des einen Wickelkörpcrs nach der Lehre der Erfindung der Durchmesser des tsoliermantels — in allen Füllen gleich große Querschnittsbemes-

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sung der aktiven Wandlerieile vorausgesetzt — we- es sich empfehlen, wie in F i g. h u und h b auch an-

sentlich kleiner als bei den bekannten Anordnungen genommen ist, den einzelnen Kcrntejlen eine ovale

wird und welch beträchtliche Durchmesserverringe- Gestalt zu geben, so dall sie an den mit 23 und 24

rung erzielbar ist, wenn beide Wickelkörper gemäß bezeichneten Stellen eine gewisse Streck· geradlinig

der Lehre der Erfindung ausgebildet werden. 5 verlaufen und demgemäß der ringförmige Wickel-

Es ist daher ohne weiteres klar, daß durch die Er- körper eine ovale Gestalt erhält. Uei dem Zusainmen-

findung die Kosten eines Stromwandlers mit U-förmi- setzen des Eisuikernes geht man zweckmäßig in tier

gern Primärwickel erheblich verringert werden kön- Weise vor, daß zunächst auf den kleinsten Kernieil

nen. Eine Kostenersparnis ergibt sich auch dann, 16« der Kernteil 16/), um ⁰O verdreht, aufgeschoben

wenn der Stromwandler nicht in Isoliermantelbau- io und dann in die in F i g. 6 gezeichnete Lage gedreht

weise, sondern in Topfbauweise, d. h. mit einem die wird. Entsprechend wird dann der dritte Kernieil I6<

aktiven Teile enthaltenden Metalltopf und darauf- aufgebracht.

gesetztem Durchführungsisolator ausgeführt ist, weil Handelt es sich um einen Stromwandler mit nur

hier bei Anwendung der Erfindung wenigstens die einem einzigen Eisenkern, so wird auf den aus den

benötigte Isoliermittelmenge entsprechend geringer 15 Teilen 16a, 16 ή und 16 c· bestehenden Kern die

wird. Sekundärwicklung und darauf die Isolierhandugc

In den beiden Ausführungsbeispielen der Erfin- aufgebracht, die in F i g. 6 der besseren Übersicht dung nach den Fig. 4 und 5 besteht die Primär- wegen nicht dargestellt sind. Bei sogenannten Mehrwicklung nur aus einem rohrförmigen Leiter (oder kernstromwandlern, d. h. Stromwandlern mit mehre-Rundstab) 18 bzw. aus einem im Querschnitt recht- 20 ren je eine Sekundärwicklung - agendcn Eisenkernen eckförmigen Flachleiter 25, welcher das Kemf?nster (Meßkern, Relaiskern usw.), wird man z. B. jeden nur einmal durchsetzt. Wie an sich benannt, kann der Einzelkerne 16«, 16/) und 16t· mit einer Sekundie Primärwicklung auch aus einem Rohr 18 und därwicklung versehen und diese sekundärbewickelten einem oder mehreren in dem Rohr isoliert unter- Kerne in der an Hand dar F i g. 6 a und 6 b heschriegebrachten U-förmigen Leitern bestehen, die ent- 25 beni-.-.i Art und Weise zu dem Wickelkörper /usaniweder durch oberhalb des U-förmigen Wickelkörpers mensetzen, der in den Fig. 4 und 5 mit 16, 17 bevorgesehene Verbindungsstücke in Reihe geschaltet zeichnet ist.

odor zu einer oberhalb der aktiven Wandlerteile be- Die Fig. 6c zeigt in perspektivischer Darstellung lindlichen Umschalteinrichtung geführt sind und einen Schnitt durch die Primärwicklung 25 entspredurch diese wahlweise in Reihe, parallel odor Serien- 30 chend dem in F i g. 5 c dargestellten Schnitt, und zwar parallel geschaltet werden können. Eine entspre- so, daß man erkennen kann, wie die Primärwicklung chende Anordnung ist auch möglich, wenn der Flach- räumlich zu dem in F i g. 6 a und 6 b dargestellten leiter25 (siehe Fig. 5) in an sich bekannter Weise Eisenkern liegt. In Fig. 6d ist die weggeschnittene von mehreren gegeneinander isolierten U-förmig ge- Hälfte der Primärwicklung 25 in entsprechender Anbogenen Einzelleitern gebildet wird, die durch Ver- 35 sieht perspektivisch dargestellt. Die beiden nach oben bindungsslücke in Reihe geschaltet sind oder zu der gehenden Schenkel des U sind in diesen Figuren ab-Umschalteinrichtung geführt werden. Auf diese geschnitten. Die Primärwicklung besteht beispielsweise können gemäß der Erfindung ausgebildete weise aus drei im Querschnitt etwa quadratischen Stromwanüler auch als Wickelwandler ausgeführt Leitern 25 α, 25 b und 25 c. Diese sind schraubenwerden, die gegebenenfalls primärseitig im Verhält- 40 artig verwunden, so daß sie im Bereich des Fensters nis 1:2 oder 1:2:4 umschaltbar sind. des Eisenkernes 16 übereinander, dagegen an der

An Hand der Fig. 6a bis 6d soll nun erläutert Stelle 21 zu beiden Seiten des Eisenkernes und weiwerden, wie man auf einfache Art und Weise dem ter Ln den beiden Schenkeln des U-förmigen Primär-Eisenkem und d^r Primärwicklung des Stromwand- wickelkörpers in jeweils entgegengesetzter Reihenlers die aus den F i g. 4 und 5 ersichtliche Form ge- 45 folge nebeneinander verlaufen. Die Isolierbandage ben kann. In perspektivischer Darstellung zeigt die ist der besseren Übersicht wegen in den F i g. (t c Fig. 6a einen Schnitt durch den Eisenkern 16 ent- und 6d nicht dargestellt. Handelt es sich um einen sprechend dem in der, F i g. 4 b und 5 b dargestellten Einleiterwandler, so können die einzelnen Leiter 25 r/, Schnitt, die F i g. 6 b die weggeschnittene Hälfte des 25 ft und 25 r unisoüort aneinanderliegen, da sie ge-Eiscnkcrres in entsprechender Ansicht. Der Eisen- 50 meinsam den das Kernfenster nur einmal durchkern besteht aus mehreren, beispielsweise drei ge- setzenden U-förmigen Primärleiter bilden. Man kann trennten, vorzugsweise aus Band gewickelten Kern- sie aber auch gegenseitig isolieren und in Reihe schalteilen 16 a, 16 h und 16 c, die derart unterschiedliche ten oder ihre Hnden zu einer Ums.'haltvoi richtung Fenslerölfnungen aufweisen und so angeordnet sind, führen, wenn es sich um einen gegebenenfalls prima'rdaß in dem Boreich der von dem U-förmigen Wickel- 55 scitig umschaltbaren Wickelstromwandler handelt,
körper umfaßten Stelle und an dor diametral gegen- Nachdem der sekundärbewickelte Eisenkern 16 mit iiberliegendcn Stelle — wie in F i g. 4 und 5 mit 21 der erforderlichen Isolierbandage 17 versehen wor- bzw. 22 bezeichnet — die Kernteile übereinander den ist, kann der ebenfalls vorher mit seiner Isolierlicgcn, während sie an der mit 23 bezeichneten Stelle bandage 26 versehene Primärwickel 25 ia das Kern- und der dieser diametral gegenüberliegenden Stelle 60 fenster unter sozusagen schraubenaitiger Verdrehung 24 nebeneinander liegen. Die Kemleile 16 a, 16 6 und eingeführt und in seine richtige Lage zum Wickelioc haben, falls sie annähernd kreisförmig ausgc- körper 16, 17 gebracht werden,
bildet sind, zwischen den mit 23 und 24 bezeichneten In der Fig. 7 ist noch eine andere Ausführungs-Stellen annähernd den gleichen Durchmesser, nicht möglichkeit für die Gestaltung des Eisenkernes 16 aber zwischen den Stellen 21 und 22; hier ist der 6s schematisch dargestellt. Und zwar zeigt F i g. 7 a Durchmesser des Kernteiles 16α kleiner als der des einen Längsschnitt, Fig. 7b eine Seitenansicht und Kernteiles i6b und dcsen Durchmesser wieder klei- Fig. 7c eine Ansicht von oben her. Der Eisenkern ncr als der des Kernteiles 16 c. In vielen Fallen wird besteht hier aus drei etwa ringförmigen Kernteilen

16(/, 16 c und 16/, die derart unterschiedlich große Fensteröffnungen haben und so angeordnet sind, daß sie nur in dem Bereich 21 (siehe F i g. 4 und 5), also an der von der U-förmigen Primärwicklung umfaßten Stelle des Eisenkernes übereinander, in den Bereichen 23, 24 und auch 22 dagegen nebeneinander liegen. Wenn die Einzelkerne aus aufeinandergeschichtcten etwa ringförmigen Blechen hergestellt werden, lassen sie sich verhältnismäßig leicht in die aus der F i g. 7 ersichtliche Form bringen, indem der obere Teil des die größte öffnung aufweisenden Kernteiles 16/ und der obere Teil des die nächstkleincre Öffnung aufweisenden Kernteiles 16 rf in die Ebene des die kleinste öffnung aufweisenden Kernteiles 16 c gebogen werden, wie dies besonders deutlieh aus der Fig. 7c zu ersehen ist. Diese Gestaltung des Eisenkernes bringt die gleichen Vorteile wie die aus den F i g. 4, 5 und 6 ersichtliche Ausbildung des Eisenkernes sowie den zusätzlichen Vorteil einer Verringerung auch der Bauhöhe des Wandlers; allerdings ist sie komplizierter zu verwirklichen als die aus der Fig. 6a, 6b ersichtliche Gestaltung des Eisenkernes.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stromwandler, insbesondere für Hochspannung, mit einem aus dem sekundärbewickelten geschlossenen Eisenkern bestehenden ringförmigen bandagierten Wickelkörper und einem das Kernfenster durchsetzenden, von der Primärwicklung gebildeten U-förmigen bandagierten Wickelkörper, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer von diesen beiden Wickclkörpern(16. 17; 18.19; 25,26) im Querschnitt die Gestalt einer sich hinsichtlich des Verlaufes ihrer Hauptachse derart ändernden Ellipse aufweist, daß die Hauptachse der Ellipse des Querschnittes an der Stelle des Wickelkörpers (16, 17). an welcher er zwischen den ihn umfassenden Teilen des anderen Wickelkörpers (18,19; 25. 26) liegt, parallel zu den Längsmittelachsen der beiden Schenkel (19 a, 19 b; 26 a, 26 b) des U-förmigen Wickelkörpers verläuft, während die Hauptachse der Ellipse des Querschnittes an den Stellen, die zu beiden Seiten des von ihm umfaßten Teiles des anderen Wickelkörpers (18.19; 25, 26) liegen, parallel zu diesem Teil verläuft (F i g. 4 und 5).

2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem ringförmigen Wickelkörper befindliche Eisenkern (16) aus mehreren getrennten Kernteilen (16 a, 16 fr, 16 c) bestellt, die derart unterschiedliche Fensteröffnungen aufweisen und so angeordnet sind, daß in dem Bereich der von dem U-förmigen Wickelkörper umfaßten Stelle und an der diametral gegenüberliegenden Stelle des ringförmigen Wickelkörpers die Kernleile — in Richtung des Verlaufes der beiden Schenkel des U-förmigen Wickelkörper gesehen — übereinander liegen, während sie an den Stellen, die zu beiden Seiten des von dem ringförmigen Wickelkörper umfaßten Teiles des U-förmigen Wickelkörpers liegen, nebeneinander liegen (F i g. 6 a und 6 b).

3. Stromwandler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem ringförmigen Wickelkörper (16) befindliche Eisenkern aus mehreren getrennten Kernteilen (16 rf, 16 p, 16/) besteht, die derart unterschiedliche Fensteröffnungen aufweisen und so angeordnet sind, daß sie nur in dem Bereich der von dem U-förmigen Wickelkörper umfaßten Stelle — in Richtung des Verlaufes der beiden Schenkel des U-förmigen Wickelkörpers gesehen — übereinander, im restlichen Bereich des ringförmigen Wickelkörpers nebeneinander liegen (F i g. 7).

?. Stromwandler nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den U-förmigen Wickelkörper bildende Primärwicklung aus mehreren U-förmig gebogenen Leitern (25 α, 25 b, 25 c) besteht, die in dem Bereich der von dem ringförmigen Wickelkörper umfaßten Stelle — in Richtung des Verlaufes der beiden Schenkel des U-förmigen Wickelkörpers gesehen — übereinander liegen, während sie in den beiden Schenkeln des U-förmigen Wickelkörpers in jeweils entgegengesetzter Reihenfolge nebeneinander verlaufen, so daß die Breitseiten der beiden Schenkel einander zugekehrt sind (Fig. 6d und 6c).

5. Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmig gebogenen Leiter gegeneinander isoliert und durch oberhalb des U-förmigen Wickelkörpers vorgesehene Verbindungsstücke in Reihe geschaltet oder zu einei oberhalb des U-förmigen Wickelkörpers angeordneten Umschalteinrichtung geführt sind, durch welche sie wahlweise in Reihe, parallel odei serienparallel umschaltbar sind.

6. Stromwandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von den Kernteilen mit einer besonderen Sekundärwicklung versehen ist.

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